کنترل سیگنال‌های الکترومغناطیس در مغز با MRI
کد خبر: 932916
لینک کوتاه: http://www.Javann.ir/003uh2
تاریخ انتشار: ۱۰ آبان ۱۳۹۷ - ۰۳:۳۷
مهندسان با استفاده از حسگر کم‌تهاجمی برای تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، روشی جدید جهت شناسایی فعالیت الکتریکی یا سیگنال‌های نوری در مغز اختراع کرده‌اند.
مترجم: علی طالبی
مهندسان با استفاده از حسگر کم‌تهاجمی برای تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI)، روشی جدید جهت شناسایی فعالیت الکتریکی یا سیگنال‌های نوری در مغز اختراع کرده‌اند.
MRI اغلب برای اندازه‌گیری تغییرات در جریان خون مورد استفاده قرار می‌گیرد که به طور غیرمستقیم نمودی از فعالیت مغز است، اما گروه MIT نوع جدیدی از حسگر MRI را اختراع کرده است که می‌تواند جریانات ضعیف الکتریکی و نیز پرتو تولیدشده از سوی پروتئین‌های تابناک را شناسایی کند. (امواج الکتریکی ناشی از ارتباطات داخلی مغزی هستند و سیگنال‌های نوری را می‌توان با انواع مختلفی از مولکول‌های ساخته‌شده به دست شیمی‌دان‌ها و مهندسان زیست ایجاد کرد.) این نوع حسگر می‌تواند برای شناسایی دقیق فعالیت الکتریکی در مغز، روشی دقیق به لحاظ مکانی در اختیار زیست‌شناسان قرار دهد. همچنین محققان می‌گویند این حسگر هم می‌تواند برای اندازه‌گیری نور مورد استفاده قرار گیرد و هم برای اندازه‌گیری ترکیبات شیمیایی نظیر گلوکز تنظیم شود.

شناسایی میدان‌های الکتریکی
محققان در گذشته حسگر‌های MRI ساخته‌اند که می‌توانند کلسیم و پیامرسان‌های عصبی همچون سروتونین و دوپامین را شناسایی کنند. آن‌ها می‌خواهند در این مقاله رویکرد خود را به شناسایی پدیده‌های زیست‌فیزیکی همچون نور و برق گسترش دهند. در حال حاضر دقیق‌ترین روش برای پایش فعالیت الکتریکی در مغز قراردادن الکترودی بسیار تهاجمی است که می‌تواند موجب آسیب به نسوج شود. نوار مغزی روشی غیرتهاجمی برای اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز است، اما این روش نمی‌تواند خاستگاه فعالیت را دقیقاً شناسایی کند. پژوهشگران دریافته‌اند که برای ساخت حسگری که بتواند میدان‌های الکترومغناطیسی را با دقت فضایی شناسایی کند، می‌توانند از ابزاری الکترونیکی به ویژه آنتن رادیویی کوچک استفاده کنند.

MRI با تشخیص امواج رادیویی کار می‌کند که هسته اتم‌های هیدروژن در آب تولید می‌کنند. این سیگنال‌ها را معمولاً آنتن رادیویی بزرگی درون اسکنر MRI شناسایی می‌کند. گروه MIT در این پژوهش این آنتن رادیویی را به اندازه‌ای در حد چند میلیمتر کوچک کرده‌اند به گونه‌ای که بتوان آن را به صورت غیرمستقیم درون مغز جای داد تا امواج رادیویی تولیدی در آب موجود در بافت مغز را دریافت کند.

این پژوهشگران نشان دادند که این حسگر می‌تواند سیگنال‌هایی را بگیرد شبیه آن‌هایی که پتانسیل‌های عمل (امواج الکترویکی که نورون‌های تک ساطع می‌کنند) یا پتانسیل‌های میدان محلی (مجموع جریان‌های الکتریکی که گروه نورون‌ها پدید می‌آورند) تولید می‌کنند.
این پژوهشگران آزمایش‌های دیگری روی موش‌ها انجام دادند تا بررسی کنند آیا حسگر‌ها می‌توانند سیگنال‌هایی را از بافت زنده مغز دریافت کنند. به این منظور آن‌ها حسگر‌هایی را طراحی کردند تا نور ساطع شده از سلول‌های مهندسی‌شده برای استخراج پروتئین به روش لوسیفراز را شناسایی کنند.

حسگر‌های کوچک
یکی از مزایای اصلی این حسگر این است که نیاز به حمل هیچ نوع منبع تأمین برقی ندارد، زیرا سیگنال‌های رادیویی که اسکنر MRI خارجی ساطع می‌کند برای تأمین برق حسگر کافی هستند.
محققان تصمیم دارند این حسگر‌ها را به قدری کوچک کنند که بیشتر آنان را بتوان تزریق و از این طریق امکان تصویربرداری از نور یا میدان‌های الکتریکی در ناحیه وسیع‌تری از مغز را فراهم کرد. مدلسازی پژوهشگران در این مقاله نشان داد که حسگر ۲۵۰ میکرونی (چند دهم میلی‌متر) باید قادر به شناسایی فعالیت الکتریکی در مرتبه ۱۰۰ میلی‌ولت، یعنی مانند مقدار جریان در پتانسیل عمل عصبی باشد. ژاسانوف می‌گوید «اگر حسگر‌ها در مرتبه چندصدمیکرونی بودند، یعنی همان چیزی که این مدلسازی در آینده برای این فناوری نشان می‌دهد پس می‌توان با تزریق سرنگ و توزیع دسته کامل آن‌ها و صرفاً قرار دادن آن‌ها در آنجا تصویربرداری کرد. آنچه این مدلسازی می‌خواهد انجام دهد، ارائه اطلاعات پردازش‌شده با حسگر‌های توزیع‌شده روی کل بافت است.»
منبع:ساینس دیلی
نظر شما
جوان آنلاين از انتشار هر گونه پيام حاوي تهمت، افترا، اظهارات غير مرتبط ، فحش، ناسزا و... معذور است
نام:
ایمیل:
* نظر: